某第2污水處理廠工藝設計

劉玉哲 郭 培 朱 方

(1.洛陽城市建設勘察設計院有限公司,河南 洛陽 471000； 2.中機十院國際工程有限公司洛陽分公司,河南 洛陽 471000)

河南省某縣現有污水處理廠1座，位于該縣中部河川區，城區東部，工程建設規模為日處理城市污水2.0萬t，污水處理工藝采用設前置厭氧池的奧貝爾氧化溝工藝，提標改造后出水水質滿足GB 18918—2002城鎮污水處理廠污染物排放標準[1]的一級A標準，目前運行穩定。隨著該縣主城區的不斷發展，城區規模不斷擴大，城區污水量也不斷增加，而擔負著主城區污水處理的第1污水處理廠已經接近滿負荷運行，無法滿足城市發展的需要。隨著該縣城的發展，大量的生活、生產污水未經處理將直接或間接排入當地水體，污染城區地表水環境。因此，新建污水處理廠迫在眉睫。

本文通過該縣第2污水處理廠工藝設計，詳細闡述了該工藝設計流程，合理確定了該地區本次設計的水質指標，優選出切合該地區的處理工藝，緩解當地水環境污染。

1 設計概況

1.1 設計規劃人口及規劃年限

鑒于該縣建設時限、城市發展情況，確定本工程設計年限為近期2020年，遠期2030年。近期人口規劃為4.85萬人，遠期規劃為11萬人。

1.2 規劃年限污水量預測

根據該縣統計年鑒和城市總體規劃，綜合考慮經濟發展水平及人口規模對綜合用水量指標[2]。結合《室外給水設計規范》，該縣屬二區中小城市，設計確定2020年和2030年該區生活污水用水量平均日綜合生活用水指標分別為160 L/(人·d)和170 L/(人·d)；該區工業用水量2020年和2030年工業產值及工業萬元產值耗水量預測為49 796萬元、40 t/萬元和89 136萬元、25 t/萬元，設計工業用水重復率近期和遠期分別為0.4，0.55，用水天數360 d；未預見水量按照總水量的10%來估算。污水折減系數取0.85，該區考慮管網收集情況和地下水入滲后，預測該縣近期和遠期污水量結果見表1。

表1 污水處理廠近期、遠期污水產生量預測匯總表

1.3 設計規模確定

根據污水量預測結果，2020年該縣主城區可收集進入污水處理廠處理的污水量為0.97×104m3/d，2030年污水量為1.99×104m3/d。綜合考慮工程投資及地方財力等因素，確定該縣污水處理廠工程的建設規模為近期平均日1.0×104m3/d，遠期擴大到2.0×104m3/d。

1.4 設計水質

進水水質是污水處理設施選擇的依據，實際進水水質資料的缺乏，會導致處理設施功能得不到充分發揮或出水水質不達標[3]。設計進水水質根據調查該污水處理廠服務范圍內當地居民生活習慣、工業園區各企業情況和污水排放性質以及服務人數等資料，通過加權平均預測進水水質。以預測的進水水質為依據，參考該縣已建成污水處理廠的實際進水水質確定該工程的設計進水水質。同時結合排放水體出水水質該工程出水執行GB 18918—2002城鎮污水處理廠污染物排放標準中的一級A標準，出水排放進入該區河流。該設計進水、出水水質如表2所示。

污水處理廠設計進出水水質和相應處理程度見表2。

表2 設計進水、出水水質 mg/L

2 污水處理工藝確定

污水處理廠工藝根據進廠污水水質、出廠水質要求、處理廠規模、污染處置方案以及當地氣溫、工程地質、環境等條件慎重選擇。每一種處理工藝都有一定的適用性，工程設計時需因地制宜，合理確定污水處理工藝。

2.1 污水的可生化性分析

污水生物處理以污水中所含有污染物作為營養源，利用其微生物的代謝作用達到污染物降解的目的，污水凈化實現無害化是一種最經濟實用也是首選的污水處理工藝。研究污水可生化性是污水處理工藝選擇的前提。該縣污水廠進水營養物比值見表3。

表3 城市污水處理廠進水營養物比值

根據污水可生化評價指標該污水BOD5/COD=0.51>0.45可生化好；該污水BOD5/TN=3.27，不滿足最小的碳氮比BOD5/TN≥4指標要求，故不滿足脫氮的要求，設計時考慮外加碳源；該污水中BOD5/TP=36>20，生物除磷可以達到較滿意的除磷效果，但是要達到TP≤0.5 mg/L，工藝選擇時還需要采用生物除磷與化學除磷相結合的方法，以確保出水總磷達標。

2.2 污水處理工藝比選

目前對處理能力在10萬t以下污水處理廠工藝選擇中，常用的生物脫氮除磷方法有A/O,A2/O,氧化溝，SBR，水解好氧法和生物濾池法等[4]。根據本工程對進水、出水指標要求，結合當地特點，選擇污水處理工藝時應選擇可靠、經濟、成熟、運行費用低、占地面積小的工藝[5]。該工程主要對改良型氧化溝工藝、A2/O工藝進行工藝比選。

改良型氧化溝工藝、A2/O工藝處理該污水工藝流程見圖1，圖2。

改良氧化溝是氧化溝的變形，是一種為滿足更高出水水質要求而發展起來的污水處理工藝。其具有氧化溝工藝的優點，與傳統活性污泥法比較，有其獨特的特點，主要表現在以下幾方面：1)水流兼具完全推流和混合的特征；2)溝內溶解氧濃度梯度明顯；3)高能區和低能區的存在有利于液體的充分混合、氧的轉移且污泥懸浮狀態良好；4)曝氣和推流的分離，使氧化溝運行的靈活性提高；5)HRT和SRT均較長，較長的污泥齡有利于硝化菌的繁殖和生存，使氨氮轉化率高。

A2/O工藝是從傳統活性污泥發展形成的一種厭氧+缺氧+好氧組合的工藝，該工藝同步脫氮除磷，雖然優點明顯，但是構筑物較多，占地較大，投資較高，在去除COD，TP，TN時運行控制中需嚴格控制水中溶解氧濃度，對于技術薄弱的地區來說，運行的條件復雜。

改良型氧化溝工藝、A2/O工藝處理該污水時技術經濟比較表見表4。

表4 污水處理工藝方案技術經濟比較表

由以上兩個比選工藝，可以看出兩工藝技術上都是可行的，都能滿足排放出水的水質要求。改良型氧化溝工藝管理簡便、運行穩定可靠，工藝耐水質、水量的沖積負荷能力強，適合于本工程服務范圍的水質變化，出水效果較好；A2/O法自動化程度高，對工作人員技術水平要求高，采用底部曝氣，設備易堵塞損壞，且維護較困難，維護起來對污水廠生產影響較大。雖然改良型氧化溝工藝在年運行費用上稍高于A2/O工藝，但是改良型氧化溝工藝在總投資上具有一定優勢，A2/O工藝雖然運行費用較氧化溝工藝低，但是總體投資較高。

綜合以上，改良型氧化溝工藝更適合于該縣污水處理廠建設工程的實際情況，故本工程確定改良型氧化溝工藝作為本工程的主體工藝。

3 結語

1)隨著該縣城區不斷擴大，人口規模不斷增加，城區污水量隨著不斷增大。受縣城現有污水處理設施處理能力的制約，新建污水處理廠1座，對該縣污水服務范圍進行用水量預測，確定近期設計規模為1萬m3/d，遠期設計規模為2.0萬m3/d。

2)根據進入污水處理廠進水水質及出水排放標準要求，比選了改良氧化溝、A2/O兩種工藝，確定該縣污水處理工藝為以改良氧化溝為主體工藝的生物處理工藝。

3)通過比選工藝，確定該縣污水處理采用粗/細格柵+曝氣沉砂+水解酸化+改良氧化溝+二沉池+高密度澄清+纖維轉盤過濾+二氧化氯消毒工藝，污泥處理采用機械離心濃縮脫水工藝。

該縣第2污水處理廠建成后，該服務范圍區域內污水處理得到了進一步保障，從而避免污水不經處理直接排放對區域流域的水環境污染，對進一步改善該縣水體流域水環境起到了積極作用。通過對該縣第2污水處理廠工程設計，為采用相關類似處理工藝的小城鎮污水處理廠提供一定的參考依據。

參考文獻:

[1] GB 18918—2002,城鎮污水處理廠污染物排放標準[S].

[2] 吉芳英,曾 曜,劉 濤,等.小城鎮規模與用水量變化規律研究[J].中國給水排水,2006(5):5-9.

[3] 周曉莉,俞 鋒,朱光燦,等.江蘇農村生活污水處理設施進水水質調查分析[J].環境工程學報,2017,11(3):1445-1449.

[4] 閆凱麗,吳德禮,張亞雷.我國不同區域農村生活污水處理的技術選擇[J].江蘇農業科學,2017,45(12):212-216.

[5] 申國澤,唐志堅,鄧非凡,等.農村生活污水處理工藝優選方法研究[J].環境工程,2016,34(6):10-13,45.